(2025年)全國(guó)中學(xué)生天文知識(shí)競(jìng)賽試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.截至2024年底，太陽(yáng)系中已知天然衛(wèi)星數(shù)量最多的行星是：A.土星B.木星C.天王星D.海王星答案：B解析：2023年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)確認(rèn)木星新增12顆衛(wèi)星，總數(shù)達(dá)95顆，超過土星的83顆（截至2024年數(shù)據(jù)）。2.以下哪種天體現(xiàn)象與太陽(yáng)活動(dòng)無(wú)關(guān)？A.極光B.電離層擾動(dòng)C.地球磁暴D.月相變化答案：D解析：月相變化由日-地-月相對(duì)位置決定，與太陽(yáng)活動(dòng)（如耀斑、日冕物質(zhì)拋射）無(wú)關(guān)。3.韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的主鏡采用金鍍層，主要原因是：A.增強(qiáng)可見光反射B.提高紅外波段反射率C.防止宇宙射線侵蝕D.降低熱輻射干擾答案：B解析：金對(duì)紅外光（0.6-50微米）的反射率超過98%，而韋伯望遠(yuǎn)鏡主要觀測(cè)近紅外到中紅外波段。4.2024年是太陽(yáng)活動(dòng)第25周峰年，以下哪項(xiàng)不是太陽(yáng)活動(dòng)峰年的典型特征？A.黑子數(shù)量激增B.日珥活動(dòng)減弱C.冕洞面積縮小D.耀斑爆發(fā)頻率升高答案：B解析：太陽(yáng)活動(dòng)峰年時(shí)，日珥、耀斑、日冕物質(zhì)拋射等活動(dòng)均會(huì)增強(qiáng)。5.若某恒星的光譜中出現(xiàn)明顯的電離鈣（CaII）H/K線，該恒星最可能屬于：A.O型星（高溫藍(lán)巨星）B.G型星（類似太陽(yáng)）C.M型星（紅矮星）D.B型星（藍(lán)白色主序星）答案：B解析：G型星（如太陽(yáng)）光譜中電離鈣線（H/K線）顯著，是其光譜分類的重要標(biāo)志。6.以下關(guān)于近地小行星（NEA）的描述，錯(cuò)誤的是：A.軌道半長(zhǎng)軸小于1.3天文單位B.可能進(jìn)入地球軌道附近（<0.3天文單位）C.多數(shù)起源于柯伊伯帶D.直徑大于140米的NEA需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)答案：C解析：近地小行星主要來(lái)源于主小行星帶（火星-木星之間），柯伊伯帶天體多為冰質(zhì)，軌道半長(zhǎng)軸遠(yuǎn)大于1.3天文單位。7.2024年“嫦娥七號(hào)”在月球南極區(qū)發(fā)現(xiàn)的“月壤玻璃珠”，其主要形成機(jī)制是：A.隕石撞擊熔融后快速冷卻B.月幔巖漿噴發(fā)凝固C.太陽(yáng)風(fēng)粒子注入沉積D.宇宙射線輻照改性答案：A解析：月壤中的玻璃珠多由隕石撞擊產(chǎn)生的高溫使月壤熔融，隨后在真空環(huán)境中快速冷卻形成。8.以下哪顆系外行星的發(fā)現(xiàn)方法與其他不同？A.飛馬座51b（首顆類木熱木星）B.開普勒-186f（地球大?。〤.特拉比斯特-1e（紅矮星系統(tǒng)）D.比鄰星b（最近系外行星）答案：D解析：比鄰星b通過徑向速度法發(fā)現(xiàn)，其他三者（飛馬座51b、開普勒-186f、特拉比斯特-1e）均通過凌日法發(fā)現(xiàn)。9.關(guān)于銀河系結(jié)構(gòu)，以下描述正確的是：A.銀盤厚度約10萬(wàn)光年B.核球主要由年輕恒星組成C.銀暈包含大量球狀星團(tuán)D.太陽(yáng)位于銀心附近（距銀心約2萬(wàn)光年）答案：C解析：銀暈是包圍銀盤的球狀區(qū)域，包含大量球狀星團(tuán)（如M13）；銀盤厚度約1000光年，核球以老年恒星為主，太陽(yáng)距銀心約2.6萬(wàn)光年。10.以下哪種天文現(xiàn)象無(wú)法在地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中觀測(cè)到？A.水星凌日B.引力透鏡效應(yīng)（強(qiáng)透鏡）C.脈沖星射電脈沖D.超新星遺跡可見光輻射答案：C解析：脈沖星射電脈沖需射電望遠(yuǎn)鏡接收，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡無(wú)法直接觀測(cè)射電信號(hào)。11.2024年LIGO探測(cè)到的雙中子星并合事件中，除引力波外，還伴隨觀測(cè)到：A.γ射線暴B.X射線暴C.光學(xué)暫現(xiàn)源D.以上均有答案：D解析：雙中子星并合會(huì)產(chǎn)生短暴γ射線暴，隨后在X射線、光學(xué)、射電波段產(chǎn)生千新星（kilonova）輻射。12.以下關(guān)于奧爾特云（OortCloud）的描述，正確的是：A.位于海王星軌道外，呈盤狀分布B.主要由冰質(zhì)天體組成，是短周期彗星的起源地C.距離太陽(yáng)約50,000-100,000天文單位D.已直接觀測(cè)到其中天體答案：C解析：奧爾特云是包圍太陽(yáng)系的球狀云團(tuán)，距離太陽(yáng)約5萬(wàn)至10萬(wàn)天文單位，由冰質(zhì)天體組成，是長(zhǎng)周期彗星的起源地；目前尚未直接觀測(cè)到奧爾特云天體。13.若某恒星的絕對(duì)星等為-5等，視星等為5等，其距離地球約為：A.100秒差距B.1000秒差距C.10秒差距D.10,000秒差距答案：B解析：根據(jù)公式m-M=5log(d/10)，代入m=5，M=-5，得10=5log(d/10)→log(d/10)=2→d=1000秒差距。14.以下哪項(xiàng)不是大爆炸理論的觀測(cè)證據(jù)？A.宇宙微波背景輻射（CMB）B.輕元素（H、He）的豐度C.星系紅移與距離的正比關(guān)系（哈勃定律）D.銀河系旋臂結(jié)構(gòu)答案：D解析：銀河系旋臂結(jié)構(gòu)是星系動(dòng)力學(xué)的結(jié)果，與宇宙大尺度演化無(wú)關(guān)。15.中國(guó)空間站“天宮”的太陽(yáng)翼采用三結(jié)砷化鎵電池，主要優(yōu)勢(shì)是：A.耐極端溫度B.高光電轉(zhuǎn)換效率（>30%）C.抗輻射能力弱D.重量輕但成本低答案：B解析：三結(jié)砷化鎵電池在空間環(huán)境中轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30%以上，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅電池（約18%）。16.以下關(guān)于月食的描述，錯(cuò)誤的是：A.月全食時(shí)月球呈暗紅色，因地球大氣折射紅光至月面B.月偏食發(fā)生時(shí)，月球僅部分進(jìn)入地球本影C.月食只能發(fā)生在農(nóng)歷十五前后D.月環(huán)食可能發(fā)生，因月球距離地球較遠(yuǎn)答案：D解析：月球體積小于地球本影截面，無(wú)法形成月環(huán)食；日環(huán)食因月球視直徑小于太陽(yáng)。17.以下哪顆恒星的演化終點(diǎn)最可能是黑洞？A.0.5倍太陽(yáng)質(zhì)量（M☉）B.8M☉C.25M☉D.1.4M☉答案：C解析：質(zhì)量>20-30M☉的恒星演化末期核心坍縮會(huì)形成黑洞；8-20M☉形成中子星；<8M☉形成白矮星（錢德拉塞卡極限約1.4M☉）。18.2024年發(fā)射的“愛因斯坦探針”衛(wèi)星（EP）的主要科學(xué)目標(biāo)是：A.探測(cè)系外行星大氣B.監(jiān)測(cè)時(shí)域天文暫現(xiàn)源（如伽馬暴、X射線暴）C.繪制銀河系暗物質(zhì)分布圖D.研究太陽(yáng)日冕加熱機(jī)制答案：B解析：EP搭載寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡，專注于時(shí)域天文，捕捉宇宙中的瞬時(shí)X射線爆發(fā)事件。19.以下關(guān)于黃道十二宮的描述，正確的是：A.包含蛇夫座，實(shí)際為十三宮B.每宮對(duì)應(yīng)太陽(yáng)在黃道上運(yùn)行30°所需時(shí)間C.與占星學(xué)中的“星座”完全一致D.所有宮名均來(lái)自動(dòng)物（如白羊、金牛）答案：B解析：黃道十二宮將黃道等分為12段，每段30°，對(duì)應(yīng)太陽(yáng)約1個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間；蛇夫座雖與黃道相交，但傳統(tǒng)占星學(xué)未納入；“室女宮”等非動(dòng)物名稱存在。20.若在地球上觀測(cè)到某行星“沖日”，則該行星一定是：A.地內(nèi)行星（如水星、金星）B.地外行星（如火星、木星）C.小行星D.彗星答案：B解析：沖日指地外行星、太陽(yáng)、地球依次共線，地球位于中間，此時(shí)行星離地球最近，亮度最高；地內(nèi)行星無(wú)沖日現(xiàn)象。二、填空題（每空1分，共20分）1.太陽(yáng)系中唯一逆向自轉(zhuǎn)的大行星是______（填行星名）。答案：金星2.2024年發(fā)現(xiàn)的迄今最古老恒星“SMSSJ031300.36-670839.3”，其鐵含量?jī)H為太陽(yáng)的1/100萬(wàn)，屬于第______代恒星（填數(shù)字）。答案：二3.中國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星“羲和號(hào)”的主要載荷是______（填儀器類型），用于觀測(cè)太陽(yáng)Hα譜線。答案：太陽(yáng)Hα光譜儀4.銀河系的主要質(zhì)量組成是______（填“可見物質(zhì)”或“暗物質(zhì)”），占比約______%。答案：暗物質(zhì)；855.梅西耶天體M1是______（填天體類型），M42是______（填天體類型）。答案：超新星遺跡（蟹狀星云）；發(fā)射星云（獵戶座大星云）6.太陽(yáng)活動(dòng)周期平均長(zhǎng)度約為______年，2024年處于第______周峰年。答案：11；257.引力波的探測(cè)原理基于______（填物理效應(yīng)），LIGO通過測(cè)量______的變化來(lái)檢測(cè)引力波。答案：時(shí)空彎曲；激光干涉臂長(zhǎng)8.柯伊伯帶位于______（填行星名）軌道外，主要由______（填物質(zhì)類型）天體組成。答案：海王星；冰質(zhì)（水冰、氨冰、甲烷冰等）9.2024年“帕克太陽(yáng)探測(cè)器”第三次穿越日冕，其搭載的______（填儀器）用于測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)粒子成分。答案：太陽(yáng)風(fēng)電子、α粒子與質(zhì)子調(diào)查儀（SWEAP）10.奧爾特云的天體軌道離心率通常______（填“高”或“低”），軌道傾角______（填“大”或“小”）。答案：高；大三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.解釋月全食時(shí)月球呈現(xiàn)暗紅色的原因。答案：月全食時(shí)，月球完全進(jìn)入地球本影，但地球大氣會(huì)散射陽(yáng)光中的藍(lán)光（瑞利散射），而紅光因波長(zhǎng)較長(zhǎng)穿透力強(qiáng)，會(huì)被大氣折射到月球表面。這些紅光經(jīng)月球表面反射后進(jìn)入地球觀測(cè)者視野，因此月球呈現(xiàn)暗紅色（“血月”）。2.簡(jiǎn)述利用凌日法探測(cè)系外行星的基本原理及局限性。答案：原理：當(dāng)系外行星運(yùn)行到恒星與地球之間時(shí)，會(huì)遮擋部分恒星光，導(dǎo)致恒星亮度短暫下降（凌日現(xiàn)象）。通過監(jiān)測(cè)亮度變化的周期、深度和持續(xù)時(shí)間，可推斷行星的軌道周期、半徑（深度與行星/恒星面積比相關(guān)）及軌道傾角（需接近90°）。局限性：僅能探測(cè)軌道平面與地球視線方向接近垂直的行星（概率約0.5%-1%）；無(wú)法直接測(cè)量行星質(zhì)量（需結(jié)合徑向速度法）；小質(zhì)量行星（如地球大?。┑牧炼茸兓⑷酰s0.01%），對(duì)儀器精度要求高。3.比較光學(xué)望遠(yuǎn)鏡與射電望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)能力上的主要差異。答案：①觀測(cè)波段：光學(xué)望遠(yuǎn)鏡接收可見光（0.4-0.7微米），射電望遠(yuǎn)鏡接收無(wú)線電波（毫米至米級(jí)）；②大氣影響：光學(xué)受大氣湍流（視寧度）和云層干擾，射電可穿透云層且不受可見光天氣影響；③分辨率：相同口徑下，射電分辨率遠(yuǎn)低于光學(xué)（分辨率∝λ/D），但可通過干涉技術(shù)（如VLBI）提高；④探測(cè)對(duì)象：光學(xué)適合探測(cè)發(fā)光恒星、星云等，射電可探測(cè)不發(fā)光但輻射無(wú)線電的天體（如脈沖星、星際分子云、活動(dòng)星系核）。4.說(shuō)明“秒差距”（pc）的定義，并推導(dǎo)其與光年（ly）的換算關(guān)系（已知1天文單位AU≈1.496×10^13厘米，1光年≈9.46×10^17厘米）。答案：秒差距定義為：當(dāng)恒星的周年視差為1角秒（1''）時(shí)，恒星與地球的距離。根據(jù)三角視差法，d（pc）=1/p（''），其中p為視差角（角秒）。換算關(guān)系：1pc對(duì)應(yīng)的距離為d=AU/sin(1'')≈AU/(1'')（弧度）。1角秒=1/3600度=π/(180×3600)弧度≈4.848×10^-6弧度。因此，1pc=AU/(4.848×10^-6)≈1.496×10^13cm/4.848×10^-6≈3.086×10^18cm。1光年=9.46×10^17cm，故1pc≈3.086×10^18/9.46×10^17≈3.26光年。5.2024年韋伯望遠(yuǎn)鏡在近紅外波段發(fā)現(xiàn)某遙遠(yuǎn)星系（紅移z=6），簡(jiǎn)述紅移z的物理意義，并說(shuō)明為何選擇近紅外波段觀測(cè)高紅移星系。答案：紅移z定義為(z=Δλ/λ?)，其中Δλ是觀測(cè)到的光譜線波長(zhǎng)與實(shí)驗(yàn)室靜止波長(zhǎng)λ?的差值。z=6表示該星系的退行速度導(dǎo)致其發(fā)出的光波長(zhǎng)被拉伸為原長(zhǎng)的7倍（1+z=7）。高紅移星系的光在傳播過程中因宇宙膨脹發(fā)生顯著紅移：紫外、可見光會(huì)被紅移至近紅外波段（如氫的Lyman-α線λ=121.6nm紅移后λ=121.6×7≈851nm，屬近紅外）。韋伯望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)（NIRCam）可高效探測(cè)這些紅移后的光子，而地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡受大氣紅外吸收（如水汽）和自身熱輻射干擾，難以觀測(cè)。四、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合觀測(cè)證據(jù)，論述大爆炸理論的合理性及當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。答案：大爆炸理論的核心是宇宙起源于約138億年前的一次劇烈膨脹，其主要觀測(cè)證據(jù)包括：（1）哈勃定律：星系紅移與距離成正比（v=H?d），表明宇宙在膨脹，反向推演可追溯至致密高溫的初始狀態(tài)；（2）宇宙微波背景輻射（CMB）：1965年發(fā)現(xiàn)的各向同性黑體輻射（T≈2.725K），是大爆炸后約38萬(wàn)年宇宙退耦時(shí)的殘余輻射，其能譜與理論預(yù)測(cè)高度吻合；（3）原初核合成：大爆炸后前3分鐘，質(zhì)子與中子結(jié)合形成輕元素（H、He、Li），觀測(cè)到的宇宙中氦豐度（約25%）、氘/氫比等與理論計(jì)算一致；（4）大尺度結(jié)構(gòu)演化：宇宙微波背景的微小各向異性（約10^-5）是星系、星系團(tuán)形成的種子，與數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)演化相符。當(dāng)前挑戰(zhàn)包括：（1）暗物質(zhì)與暗能量：宇宙中約95%的質(zhì)能由未知的暗物質(zhì)（27%）和暗能量（68%）組成，其本質(zhì)尚未明確；（2）初始條件問題：大爆炸理論未解釋“奇點(diǎn)”的起源及暴脹（宇宙極早期指數(shù)膨脹）的具體機(jī)制；（3）哈勃常數(shù)矛盾：通過CMB（普朗克衛(wèi)星H?≈67.4km/s/Mpc）與局域宇宙（超新星測(cè)距H?≈73km/s/Mpc）測(cè)得的H?存在4-6σ差異，可能暗示新物理；（4）重子缺失問題：觀測(cè)到的星系和星系際介質(zhì)中的重子僅占理論預(yù)測(cè)的約1/2，部分可能存在于“溫?zé)嵝窍惦H介質(zhì)”中，需更深入探測(cè)。2.設(shè)計(jì)一個(gè)地面光學(xué)觀測(cè)方案，用于尋找可能威脅地球的近地小行星（NEA），需說(shuō)明觀測(cè)設(shè)備、觀測(cè)策略、數(shù)據(jù)處理及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。答案：觀測(cè)方案設(shè)計(jì)如下：（1）觀測(cè)設(shè)備：主望遠(yuǎn)鏡：大視場(chǎng)廣角反射望遠(yuǎn)鏡（如LSST同款8.4米口徑，視場(chǎng)9.6平方度），配備高靈敏度CCD相機(jī)（量子效率>80%），覆蓋可見光至近紅外波段（400-1000nm）；輔助設(shè)備：自動(dòng)導(dǎo)星系統(tǒng)（抵消地球自轉(zhuǎn)）、快速讀出路